Позвоночник и его отделы

Позвоночник, известный также как позвоночный столб или ость, является костной структурой, существующей у позвоночных животных.

Позвоночник у людей

Согласно анатомии человека позвоночник обычно состоит из 24 артикулирующих позвонков и 9 спаянных позвонков в крестце и копчике. Позвоночник расположен на задней стороне туловища и разделяется с помощью межпозвоночных дисков. Он содержит и защищает спинной мозг и позвоночный канал и поэтому часто называется позвоночником или просто позвоночным столбом.

Обычно у людей 33 позвонка, включая 5, которые спаянны для образования крестца (другие разделены межпозвоночными дисками) и 4 копчиковые кости, которые образуют копчик.

Другие 3 отдела включают 24 оставшихся позвонка. Они сгруппированы и названы шейным отделом (7 позвонков), грудным отделом (12 позвонков) и поясничным отделом (5 позвонков) согласно областям, в которых они находятся. Это количество может увеличиваться за счет дополнительных позвонков в одной области или уменьшаться. Часто недостаток позвонка в одном отделе компенсируется дополнительным позвонком в другом. Хотя, количество шейных позвонков меняется очень редко.

Позвоночник у животных

У животных позвонки относятся к тому отделу позвоночника, в области которых они находятся. Шейные позвонки находятся в области шеи. Все млекопитающие, за исключением 2-х видов ленивцев и ламантинов, имеют 7 шейных позвонков. У других позвоночных это количество может варьироваться от одного позвонка как у амфибий до 25 как у лебедей или 76 как у вымершего плезиозавра Эласмозавра. Спинные позвонки находятся от основания шеи до таза. Спинные позвонки, которые прикреплены к ребрам называются грудными позвонками, в другом случае они называются поясничными позвонками. Крестцовые позвонки находятся в области таза. Их количество может варьироваться от одного как у амфибий, до двух как у птиц и современных рептилий или от 3 до 5 как у млекопитающих. Когда крестцовые позвонки спаянны в одно образование, это называется крестцом. У птиц был обнаружен сложный крестец. Это похожая структура, которая состоит из спаянных крестцовых, поясничных и, иногда, грудных и хвостовых позвонков и позвонков тазового пояса. Хвостовые позвонки составляют хвост и несколько последних позвонков могут быть спаянны в пигостиль у птиц или в копчик у шимпанзе (и людей).

Структура отдельных позвонков

Позвонки состоят из тела, дужек, выступающих из вершины и низа тела позвонка, и различных отростков, выступающих из тела и дужек. Дужка, выступающая из вершины позвонков, называется нейральной дугой, в то время как гемальная дуга или шеврон находится внизу тела каудальных (хвостовых) позвонков рыб, большинства рептилий, некоторых птиц и некоторых млекопитающих с длинными хвостами. Позвоночные отростки могут придать структуре жесткость, помочь позвонкам сочленяться с ребрами или служить местом прикрепления мышц. Распространенными типами являются поперечные отростки, верхние отростки, боковые отростки и суставные отростки (краниальные суставные отростки и каудальные суставные отростки).

Классификация

Тело позвонка может быть классифицировано, основываясь на сращении его элементов. В аспидном позвонке, такие кости как поперечный отросток, плевроцентр и интерцентр являются отдельными костными образованиями. Однако при наличии спаянных элементов позвонок называют цельным.

Позвонок также может быть описан с точки зрения формы краев тела. Позвонок с плоскими краями тела называют ацельным, также как и у млекопитающих. Эти плоские края тела позвонка хорошо поддерживают и распределяют силу сжатия. Амфицельный позвонок имеет тело с двумя вогнутыми краями. Такая форма позвонков распространена у рыб, у которых ограничено движение. Амфицельные тела позвонков часто соединяются с хордой. Процельные позвонки вогнуты спереди и выпуклые сзади. Такие позвонки имеют лягушки и современные рептилии. Опистоцельные позвонки наоборот имеют выпуклую переднюю часть и вогнутую заднюю. Такие позвонки обнаружены у саламандр. Гетероцельные позвонки имеют седлообразную форму суставных поверхностей. Этот тип структуры имеют черепахи, которые втягивают шеи, и птицы, потому что это позволяет им совершать экстенсивные горизонтальные и вертикальные наклонные движения без сильного растягивания или скручивания нервного тяжа.

Рыбы и амфибии

Позвонки лопастеперых рыб состоят из трех отдельных костных элементов. Дужка позвонка окружает спинной мозг и имеет такую же форму, как и многие другие позвонки. Сразу же под дужкой находится маленький пластинчатовидный плевроцентр, который защищает верхнюю поверхность хорды. Ниже находится дугообразный интерцентр для защиты нижней поверхности. Обе эти структуры помещены в цилиндрическую массу хрящевой ткани. Подобное устройство позвонков было обнаружено у примитивных лабиринтодонтов, но в ходе эволюции это привело к тому, что у рептилий (а затем у млекопитающих и рыб), интерцентр частично или полностью был заменен увеличенным плевроцентром, который затем превратился в костное тело позвонка.

У большинства лучеперых рыб, включая костистых рыб, эти две структуры спаянны и помещены в одну цельную кость, внешне напоминающую тело позвонков млекопитающих. У амфибий имеется лишь цельная цилиндрическая кость ниже дужки позвонка без следов отдельных элементов, которые присутствовали у ранних тетраподов.

У хрящевых рыб, таких как акул, позвонок состоит из двух хрящевых трубок. Верхняя трубка отходит от дужки позвонка, но также содержит дополнительную хрящевую ткань, которая заполняет промежутки между позвонками, окружая таким образом спинной мозг защитной оболочкой. Нижняя трубка окружает хорду и имеет сложную структуру, часто включая множество слоев кальциноза.

Миноги имеют позвоночные дужки, но ничего похожего на тела позвонков, обнаруженных у всех высших позвоночных. Даже дужки имеют не цельную структуру, состоят из отдельных фрагментов хрящевой ткани вокруг спинного мозга в большинстве частей тела, сменяясь на длинные полоски хрящевой ткани над и под областью хвоста. Миксины не имеют настоящего позвоночника и поэтому не полностью относятся к позвоночным, но у них присутствует несколько крошечных нейральных дуг в хвосте.

Амниоты

Общая структура человеческих позвонков типична для млекопитающих, рептилий и птиц. Однако, форма тела позвонка может меняться в зависимости от различных групп. У млекопитающих, таких как людей, оно обычно имеют плоскую нижнюю и верхнюю поверхность, в то время как у рептилий передняя поверхность позвонка часто имеет вогнутое углубление, в которое вставляется выпуклая часть следующего позвонка. Эти модели обобщенные, хотя, могут существовать различные вариации форм позвонков и длины позвоночника даже среди особей одного вида. Некоторые необычные вариации включают седлообразные впадины между шейными позвонками у птиц и наличие узкого полого канала ниже центра тела позвонка у гекконов и туатаров.

У рептилий часто сохраняются примитивные интерцентры, которые представляют собой серповидные костные элементы, находящиеся между телами прилежащих позвонков. Подобная структура часто обнаруживается в хвостовых позвонках млекопитающих. В хвосте они прикреплены к V-образным костям, названным кровеносными арками, которые ниже соединены с основанием позвоночника и помогают поддерживать мышцы. Эти кости, возможно, соответствуют брюшным ребрам у рыб. Количество позвонков в позвоночниках у рептилий бывает различным и может насчитывать несколько сотен у некоторых видов змей.

У птиц количество шейных позвонков может быть различно. Шейные позвонки формируют единственную действительно подвижную часть позвоночника. Грудные позвонки частично спаянны, обеспечивая поддержку крыльев во время полета. Крестцовые позвонки спаянны с поясничными позвонками и некоторыми грудными и хвостовыми позвонками для образования единой структуры, сложного крестца, который поэтому имеет относительно большую длину, чем крестец млекопитающих. У птиц, оставшиеся хвостовые позвонки спаянны в кость, пигостиль для прикрепления хвостовых перьев.

Кроме хвостовых определенное количество позвонков у млекопитающих постоянно. Почти всегда они имеют 7 шейных позвонков (ленивцы и ламантины являются исключениями). Затем следует около 20-и позвонков, разделенных на грудные и поясничные, в зависимости от количества ребер. Затем обычно следует 3-5 крестцовых и 0-50 хвостовых позвонков.